Warum platzen rote Blutkörperchen in destilliertem Wasser, während Pflanzenzellen intakt bleiben?

Warum platzen rote Blutkörperchen in destilliertem Wasser, während Pflanzenzellen intakt bleiben?

In der Biologie spielt der osmotische Druck eine entscheidende Rolle in der Aufrechterhaltung der Zellintegrität. Wenn Zellen in Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen gelöster Stoffe platziert werden, kann es zu einem Ungleichgewicht des Wasserflusses über die Zellmembran hinweg kommen, was zu Zellschäden führen kann.

Destilliertes Wasser und rote Blutkörperchen

Destilliertes Wasser ist eine hypotonische Lösung, was bedeutet, dass es eine geringere Konzentration gelöster Stoffe aufweist als das Zytoplasma roter Blutkörperchen. Wenn rote Blutkörperchen in destilliertes Wasser platziert werden, tritt Wasser aufgrund des osmotischen Gradiente in die Zellen ein. Dieser massive Wassereinstrom führt zu einer Überdehnung der Zellmembran, wodurch die Zellen platzen und ihre Inhaltsstoffe freisetzen. Diesen Vorgang bezeichnet man als Hämolyse.

Pflanzenzellen und destilliertes Wasser

Im Gegensatz zu roten Blutkörperchen bleiben Pflanzenzellen in destilliertem Wasser intakt. Dies liegt an der Anwesenheit einer starren Zellwand, die die Zellmembran umgibt. Die Zellwand verleiht der Zelle strukturelle Festigkeit und verhindert, dass sie durch den Turgordruck platzt.

Turgordruck

Der Turgordruck ist der Druck, den das Zytoplasma gegen die Zellwand ausübt. In hypotonischen Lösungen, wie z. B. destilliertem Wasser, nimmt der Turgordruck zu, da Wasser in die Zelle eintritt. Die Zellwand wirkt jedoch als Barriere und verhindert, dass sich die Zelle über ihre Elastizitätsgrenze hinaus ausdehnt, wodurch ein Platzen verhindert wird.

Osmotischer Druck

Der osmotische Druck ist die treibende Kraft hinter dem Wasserfluss über semipermeable Membranen hinweg. Der Unterschied im osmotischen Druck zwischen der Zellumgebung und dem Zytoplasma bestimmt die Richtung und das Ausmaß des Wasserflusses.

In isotonischen Lösungen, in denen die Konzentrationen gelöster Stoffe innerhalb und außerhalb der Zelle gleich sind, gibt es keinen Netto-Wasserfluss. In hypotonischen Lösungen, wie z. B. destilliertem Wasser, fließt Wasser in die Zelle ein, was zu einer Zellschwellung führen kann. In hypertonischen Lösungen hingegen, in denen die Konzentration gelöster Stoffe außerhalb der Zelle höher ist, fließt Wasser aus der Zelle aus, was zu Zellschrumpfung führen kann.

Zusammenfassung

Rote Blutkörperchen platzen in destilliertem Wasser, weil die hypotonische Lösung einen starken Wassereinstrom in die Zellen verursacht, der zur Zellmembranruptur führt. Pflanzenzellen hingegen bleiben in destilliertem Wasser intakt, da ihre schützende Zellwand dem Turgordruck entgegenwirkt und ein Platzen verhindert. Der osmotische Druckunterschied zwischen der Zellumgebung und dem Zytoplasma reguliert den Wasserfluss und bestimmt somit das Schicksal der Zelle.